автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Разработка устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений

□0346003 1 ( ^

/а)

На правах рукописи

.......... 1/Л

\

Катцын Дмитрий Владимирович / /

Л

РАЗРАБОТКА УСТОИЧИВОИ К ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ С ФУНКЦИЯМИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

05.13.10 - управление в социальных и экономических системах (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург- 2008

003460031

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Гадышев Виктор Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Институт проблем транспорта имени Н.С.

Соломенко Российской академии наук

Защита состоится 25 декабря 2008 г. в 16 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.02 при Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России (196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149).

Куватов Валерий Ильич;

кандидат технических наук, доцент Исаков Сергей Львович

Автореферат разослан « » ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 205.003.02 доктор технических наук, профессор

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время существенный износ основных фондов ОАО «РЖД»: локомотивов, вагонов, эксплуатационной и ремонтной инфраструктуры, существенно повышают вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС). Поэтому необходимо усиление роли автоматизации управления всеми технологическими процессами на железнодорожном транспорте.

Только в 2007 году на железной дороге произошло 189 пожаров, погибло 7 человек, травмировано 5 человек, общий ущерб только от ликвидации последствий ЧС составил около 40 млн. руб. Локомотивное хозяйство занимает наиболее важное положение в общей структуре железнодорожного транспорта, однако износ электровозов на начало 2008 г. составил 65 %, тепловозов 72,7 %, доля неисправных электровозов составляет 11,7 %, тепловозов 12,6 %, в деятельности локомотивного хозяйства задействован значительный контингент работников, что существенно влияет на вероятность возникновения аварийных ситуаций, в том числе связанных с «человеческим фактором».

В ближайший период необходимо решить ряд важных задач в организации управления железнодорожным транспортом (ЖДТ): исключить систематические нарушения регламента труда и отдыха локомотивных бригад, повысить производительность труда и эффективность использования тяговых ресурсов, повысить ресурс локомотивного парка, провести обновление производственной базы.

Существенным резервом при решении поставленных задач является внедрение новых интенсивных технологий организации работы с использованием автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУТ) в ОАО «РЖД». При этом перегруженность работников депо, служб и департаментов Компании слабоструктурированными и недостоверными отчетами о работе подчиненных подразделений необходимость принятия управленческих решений в условиях ограниченного времени и ресурсов принципиально выдвигает на первый план задачу создания в рамках АСУТ системы поддержки принятия решений.

Научные концепции автора, нашедшие выражение в настоящем исследовании, сформировались в основном на базе научных работ B.C. Артамонова, В.А. Гадышева, В.И. Куватова, В.В. Кульбы, Ю.М. Искандерова, И.К. Лакина, Б.Г. Литвака, И.Г. Малыгина, A.A. Сахарова, В.П. Феоктистова.

Целью исследования является обоснование принципов построения и реализация устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений.

Для достижения поставленной цели решаются следующие научные задачи:

- анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;

- анализ моделей, применяемых при построении систем поддержки принятия решений (СППР), и выбор наиболее эффективных из них, соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС;

- разработка моделей и принципов построения СППР в соответствии с существующей организационно-функциональной структурой ЖДТ;

- реализация по разработанным принципам устойчивой к ЧС СППР локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»;

- разработка структуры АСУТ.

Объект исследования - система управления железнодорожным транспортом России, система организации управления локомотивным хозяйством в условиях ЧС.

Предметом исследования являются модели и методы поддержки принятия решений, алгоритмы оценки решений, методы разработки систем поддержки принятия решений.

Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, математические методы теории поддержки принятия решений, теории управления и теории множеств, а также методы проектирования систем управления.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Модель процесса поддержки принятия решений.

2. Алгоритм оценки решения по критериям качества.

3. Система поддержки принятия решений локомотивного хозяйства.

4. Структура автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе специализированной модели, учитывающей основные объекты зарождения, передачи и потребления данных при управлении локомотивным хозяйством сети железных дорог, разработана модель процесса поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве, позволяющая определить основные элементы и этапы функционирования СППР локомотивного хозяйства, в том числе и в условиях ЧС.

2. На основе общего подхода к оценке эффективности управленческих решений разработан алгоритм оценки решения по критериям качества, где учтены основные классы критериев оценки управленческих решений в локомотивном хозяйстве, соответствующие иерархической системе стратегических целей развития локомотивного хозяйства.

3. На основе разработанных в диссертации принципов построения предложена системы поддержки принятия решений локомотивного хозяйства, соответствующая принятой организационно-функциональной структуре ОАО «РЖД» и учитывающая условия работы локомотивного хозяйства в ЧС.

4. Разработана научно обоснованная структура АСУТ ОАО «РЖД» с функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определять приоритетные направления развития указанной системы и методы реализации ее основных элементов на практике, в том числе и в условиях ЧС.

Научная значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности работы ОАО «РЖД» за счет внедрения современных интенсивных технологий управления на базе информационно-аналитической системы с функциями поддержки принятия решений. Результаты исследований, выполненных в диссертации, использованы при разработке концепции комплексной АСУТ Российской Федерации.

Практическая ценность работы заключается в использовании результатов исследования при создании системы поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве как подсистемы АСУТ ОАО «РЖД».

С учетом выполненных исследований разработан усовершенствованный типовой комплекс оперативной отчетности локомотивного хозяйства, на базе которого разработана и введена в эксплуатацию в 180 локомотивных депо, службах и департаменте локомотивного хозяйства система мониторинга работы локомотивного хозяйства.

На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули для сбора первичных данных, формирования отчетно-рекомендательных инфор-

мационных блоков по указанным тематическим разделам, разработан пользовательский интерфейс доступа к данным автоматизированной системы.

В результате исключения дублирования и избыточности данных, специализации отчетов по направлениям деятельности локомотивного хозяйства, повышена оперативность и сокращен объем данных, поступающих руководителям, повысилась устойчивость работы в условиях ЧС.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора учтены при разработке алгоритмов работы и соответствующего программного обеспечения автоматизированных рабочих мест основных профессий локомотивных депо: нарядчика, дежурного по депо, технолога и ряда других. Результаты разработок автора составили основу ряда нормативных документов МПС РФ и ОАО «РЖД» (указаний МПС РФ, распоряжений ОАО «РЖД», технических заданий, инструкций), разработанных при участии автора в Проектно-конструкторском бюро локомотивного хозяйства и Отраслевом центре внедрения новой техники и технологий.

Апробация работы. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета (СПбУ) ГПС МЧС России, на сетевых школах по АСУТ (г. Новосибирск, 2001 г.; Иркутск, 2002 г.), сетевой школе по перспективным технологиям в локомотивном хозяйстве (локомотивное депо «Поворино» Юго-Восточной ж.д., 2002 г.), сетевой школе по вопросам использования автоматической системы идентификации подвижного состава (г. Красноярск, 2004 г.), а также на следующих научно-практических конференциях:

- I Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2003», Ростов, РГУПС, 2003 г.;

- IV Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2003 г.;

- II Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2004», Ростов, РГУ ПС, 2004 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Инновации ОАО «РЖД» - 2004», Москва, ДОВЦ, 2004 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Создание имитационных моделей транспортных процессов», Москва, ВНИИАС, 30 сентября 2004 г.;

- IX Международной научно-практической конференции «ИнфоТранс-2004», Санкт-Петербург, 2004 г.;

- V Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2004 г.;

- III международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2005», Сочи, 2005 г.;

- X Международной научно-практической конференции «Инфотранс-2005», Санкт-Петербург, 2005 г.;

- Международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», Санкт-Петербург, 23-24 апреля 2008 г.;

- III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму», Санкт-Петербург, PAP АН, СПбУ ГПС МЧС России, 20-21 мая 2008 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России -проблемы и перспективы», Москва, 21-23 октября 2008 г.

Разработки автора экспонировались на тематической выставке новых технологий на железнодорожном транспорте (Москва, 2003 г.), на Ассамблее начальников железных дорог МПС России (г. Омск, 2003 г.), на тематической выставке «Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» (Москва, 2004 г.), на тематической выставке «Инновации ОАО «РЖД - 2004» (Москва, 2004 г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 2 монографиях, 14 статьях и тезисах докладов. Автор является соавтором 21 программы для ЭВМ по теме диссертации, что подтверждено соответствующими свидетельствами на регистрацию программных средств.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня использованных источников (220 наименований на 18 страницах), содержит 223 страницы текста, в том числе 50 рисунков и 40 таблиц, а также 4 приложения на 60 страницах.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, рассматриваются цели, задачи, объект и предмет исследования, методы исследования,

научная новизна и положения, выносимые на защиту, а также апробация и реализация результатов диссертационного исследования.

Первая глава «Анализ структуры управления железнодорожным транспортом России» состоит из 4 разделов.

Железнодорожный транспорт - объект повышенной опасности, отечественная и зарубежная статистика этому свидетельствует. В настоящее время в ОАО «РЖД» систематически нарушаются нормативы межремонтных периодов, завышается задание на содержание дорогами эксплуатируемого парка локомотивов из-за нерационального распределения тяговых ресурсов на удлиненных плечах обслуживания. При этом одним из способов повышения эффективности использования тяговых ресурсов ОАО «РЖД» является внедрение технологий автоматизированного управления на основе согласованных объективных данных, в результате чего основной эффект достигается за счет предотвращения случаев нарушения регламента труда и отдыха локомотивных бригад, улучшения технического состояния локомотивов, сокращения простоя локомотивов в ожидании работы и в ремонте, обеспечения ритмичной загрузки и контроля состояния локомотиворемонтной базы.

Ключевым и универсальным аргументом в обосновании частных управленческих решений и целевых программ ЖДТ является прогнозирование смещения значений множества показателей деятельности предприятий в одном из четырех направлений: снижение издержек техпроцесса, повышение прибыли от источников доходов, обеспечение устойчивости и безопасности работы во время ЧС, выполнение социальных и стратегических задач государства.

Ситуация, сложившаяся в локомотивном хозяйстве в настоящее время, на фоне политики общего сокращения издержек технологических процессов ЖДТ выдвинула ряд принципиальных проблем, среди которых: недостаток достоверных и избыток недостоверных и невостребованных в работе данных, наличие сложной системы документооборота, заметная роль субъективного фактора при формировании исходной информации, сложившаяся практика искажения отчетных данных, значительный объем рутинных операций и необходимость постоянного отвлечения работников на сбор и обработку первичных данных в ущерб должностным обязанностям. До 30 % оперативных и до 80 % неоперативных работников ЖДТ заняты в анализе исходных данных и формировании отчетности для следующих уровней управления.

Вторая глава «Разработка корпоративных систем управления с функциями поддержки принятия решений» состоит из 5 разделов.

В ходе управления ЖДТ, и в частности локомотивным хозяйством, в соответствии с общим подходом к организации управленческой деятельности, решаются задачи трех базовых классов: а) стабилизация состояния объекта управления, б) повышение качества функционирования системы в целом и в) перевод объекта управления в целевое состояние в соответствие с утвержденными стратегическими задачами отрасли.

При решении задач каждого класса, в соответствии с существующими технологическими связями, реализуется цикл принятия управленческих решений, включающий следующие этапы:

1. Выявление проблемной ситуации в локомотивном хозяйстве.

2. Подготовка и обоснование управленческого решения.

3. Принятие управленческого решения.

4. Организация выполнения управленческого решения.

Все стадии указанного цикла должны быть отражены в системе поддержки принятия решений (СППР) локомотивного хозяйства (ЛХ) с максимальной автоматизацией работы руководителя. Следует отметить, что, несмотря на всю эффективность СППР, она не решает задач реинжиниринга самой системы управления, т.к. последнее является самостоятельной задачей.

Локомотивное хозяйство имеет четкую организационно-функциональную структуру, его деятельность в значительной степени регламентирована отраслевыми инструкциями и нормативами и ввиду преимущественной необходимости в принятии оперативных решений. СППР ЛХ строится на моделях 1 -го и 2-го классов и базируется на следующих логических объектах:

- тяговый подвижной состав (секция, локомотив, инвентарный парк);

- оборудование тягового подвижного состава;

- персонал (работник, бригада, колонна, контингент);

- технологическое оборудование (средства механизации, диагностическое оборудование, объекты вспомогательного производства и др.);

- элементы организационной структуры (рабочее место, ремонтная позиция, цех, депо, дорога, регион, сеть дорог, завод, поставщик);

- время (время события, сутки, декада, месяц, квартал, год);

- событие (явка локомотивной бригады в депо, постановка локомотива в ремонт, отказ оборудования локомотива, нарушение нормативов труда и отдыха локомотивных бригад и др.);

— причина события (в соответствии с классификаторами). Моделям 3-го класса отводится вспомогательная роль: уточнение и прогнозирование значений параметров управляемой системы на основе методов интеллектуального анализа данных - поиска статистических и логических закономерностей. Результаты выполнения соответствующих алгоритмов применяются для повышения степени обоснованности принимаемых решений.

По целям степени автоматизации модели СППР могут быть подразделены на три типа, представленные восемью подтипами (см. табл.).

Таблица

Классификация моделей СППР

Тип модели СППР Подтип модели СППР Пример реализации в АСУТ

I Информационно-решающие 1-1 Управляющие Совокупность функций АСУТ, обеспечивающих регламент эксплуатационной работы и обеспечивающих устойчивость в ЧС

1-2 Планирующие Модуль «Кандидаты в ремонт» регионального комплекса АСУТ-Т

II Информационно-аналитические II-1 Советующие АРМ нарядчика, АРМ психолога

Н-2 Прогнозирующие Модуль «Подвязка локомотивных бригад» регионального комплекса АСУТ-Т

Н-З Диагностические АРМ предрейсового медосмотра локомотивных бригад

II I Информационно-справочные III-1 Следящие АРМ дежурного по депо

Ш-2 Статистические Модуль «Неисправные локомотивы» регионального комплекса АСУТ-Т

Ш-З Учетные АРМ центра оперативного технического учета

СППР локомотивного хозяйства должна обеспечивать:

1) реализацию барьерных условий допуска к продолжению технологического процесса (допуск локомотивной бригады в поездку, допуск локомотива в эксплуатацию и т.д.);

2) своевременное предоставление работникам необходимой для принятия решения информации в форме, обеспечивающей наиболее быстрое и глубокое понимание сложившейся ситуации,;

3) убедительность выводов и рекомендаций, надежность и обоснованность выбранного решения - в итоге, обеспечение единого понимания целей и задач деятельности всеми участниками технологического процесса;

4) снижение влияния субъективного фактора в оценке деятельности подразделений ЖДТ - в итоге, повышение эффективности использования мотива-ционных механизмов управления;

5) высвобождение работников от рутинных операций по сбору, анализу, оформлению и передаче информации - в итоге, высвобождение временных и людских ресурсов для решения наиболее сложных задач организации работы ЖДТ;

6) фиксацию и обеспечение доступности информации и наработанного опыта подразделений в решении проблемных ситуаций - в итоге, обеспечение наиболее быстрой адаптации работников при изменении набора выполняемых бизнес-функций.

Третья глава «Разработка моделей системы поддержки принятия решений» состоит из 5 разделов.

В основе модели процесса поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве лежит модель проблемной ситуации, в соответствии с которой процесс поддержки принятия решений может быть описан как последовательность решения ряда взаимосвязанных задач - от выявления и анализа проблемной ситуации до оценки фактической эффективности выполненных решений.

Модель процедуры поддержки принятия решений. В диссертации предложен подход, основанный на выделении множества всех контролируемых параметров ЖДТ 5 и системы их допустимых значений О, определении и вычислении функции девиации параметров, дающей количественную оценку проблемной ситуации у = {<7}:

к, I/",

>=1

где ^ е 8 - контролируемый параметр ЖДТ, ^ е О - множество

допустимых значений 5 в соответствии с нормативами технологического процесса.

Значение сг 0 выделяет проблемную ситуацию, характеризуемую кластером параметров сф ], предварительно определяемым методом экспертных

оценок. Поддержка принятия решений при обработке проблемной ситуации по параметру 5 состоит в формировании и предоставлении лицу, принимающему решения (ЛПР), целевых наборов значений параметров объекта управления Тв[у ]' вычисляемых в соответствии с требованиями минимального отклонения от разрешенных значений (рис. 1).

8 = Ы

Сг[5,]

ФОРМИРОВАНИЕ МНОЖЕСТВА ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

ПОЛУЧЕНИЕ ДАННЫХ О СИСТЕМЕ

ФОРМИРОВАНИЕ ФУНКЦИИ ДЕВИАЦИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

8 = в'"'У в

Ы

РАЗБИЕНИЕ МНОЖЕСТВА ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

5(.)

ВЫПОЛНЕНИЕ РЕГЛАМЕНТИРОВАННЫХ ДЕЙСТВИЙ

ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМУ

ФОРМИРОВАНИЕ НОРМИРУЮЩЕГО МНОЖЕСТВА

ФОРМИРОВАНИЕ КЛАСТЕРНОЙ СХЕМЫ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

КОНТРОЛЬ ИСПОЛНЕНИЯ

8м

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ В СООТВЕТСТВИИ С КЛАСТЕРНОЙ СХЕМОЙ

К

Tg[s,

ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕЛЕВЫХ МНОЖЕСТВ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

ФОРМИРОВАНИЕ ИТОГОВЫХ ЦЕЛЕВЫХ МНОЖЕСТВ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

Рис. 1. Модель процесса поддержки принятия решений

В управлении локомотивным хозяйством задействовано значительное количество ЛПР по направлениям деятельности. При этом различные проблемные ситуации могут относиться к сфере деятельности разных работников. Таким образом, для каждого работника М выделяется специфическая группа проблемных ситуаций, относящихся к его компетенции и характеризующихся

наборами Сг,г [5 ] кластеров параметров системы. Для поддержки принятия решений данного ЛПР М на основе Сги[5,] строится соответствующая его должностным обязанностям система отчетов, не содержащих избыточных данных.

При практической реализации СППР данный вывод принципиально важен, так как определяет начальный этап построения СППР - выделение кластеров параметров технологического процесса, характеризующих определенные проблемные ситуации, и формирование системы отчетов в соответствии с этими кластерами.

На втором этапе построения СППР определяется нормирующее множество О. На третьем этапе построения СППР разрабатываются механизмы определения функции девиации параметров у и целевых множеств Т§[у ]■

Методы количественной оценки принимаемых решений. Основные проблемы в реализации СППР ЛХ состоят в существенной многофакторности его функционирования. Это делает затруднительным как анализ ситуации, так и оценку эффективности подготовленного решения. Кроме того, с учетом психологической составляющей управленческого процесса, при организации СППР требуется применение интуитивно понятных методов количественной оценки принимаемых решений. Поэтому в основе практической реализации СППР ЛХ использованы два базовых метода количественной оценки:

1. Вычисление коэффициента качества на основе нормативов технологических процессов.

2. Сравнительный анализ показателей - относительно предыдущих периодов, плановых значений или передового опыта.

Подход, основанный на нормировании технологических процессов, позволяет адаптировать для задач ЛХ представления об оценке качества выполнения технологических операций как совокупной ценности результатов выполнения технологического процесса с точки зрения применяемой системы нормативов. Вектор-функция и = {и } качества технологического процесса по

относительному параметру ^ определяется условиями (^ - пред-

почтительное значение параметра 5):

0<м, <1, и (0) = 0, м,(1)=1,£^

с/д

= 0> = (2) Простейшим видом функции и является квадратичная форма:

",=<7,(2-<?,)• (3)

В диссертации выделено 10 основных видов ресурсов (рабочее время, количество работников, квалификация работников, материалы, запасные части, потребленная энергия, износ оборудования, задействованная информация, рентабельность, воздействие на окружающую среду). Расход ресурсов оценивается в двух категориях: на реализацию решения и на компенсацию результатов реализации решения.

Комплексный показатель качества равен свертке вектора и:

и = Z а и ■ (4)

Для общей оценки деятельности групп и отдельных подразделений JIX в ходе реализации отраслевой мотивационной политики используется рейтинговый анализ по 19 параметрам (выполнение нормы содержания локомотивов в эксплуатации, среднесуточная производительность локомотива, удельный расход энергоресурсов и т.д.).

В комплексе изложенные методы позволяют выполнять количественную оценку состояния и вычисления целевых параметров технологических процессов ЛХ в ходе управленческой деятельности.

Таким образом, алгоритм оценки решения по критериям качества и поведения минимаксных параметров может быть представлен в виде решения двухпараметрической задачи со следующими условиями (рис. 2):

1. Качество технологического процесса max: и —> max.

2. Функционал минимаксных параметров за период -»min\ф -> min-

При детальном определении параметров деятельности локомотивного хозяйства правомерно использование показателей, традиционно применяемых в статистических методах управления качеством выпускаемой промышленной продукции.

Технология сбора первичных данных. Для реализации функций поддержки принятия управленческих решений важнейшее значение имеет эффективная технология сбора исходных данных о работе ЖДТ, недостатки которой являются основной причиной возникновения в СППР ошибок 1-го и 2-го рода. Основные факторы возникновения ошибок 1 -го рода в СППР локомотивного

ОЦЕНКА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ РЕШЕНИЙ: ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

5 = к}

ОЦЕНКА ИСПОЛНЕНИЯ РЕШЕНИЙ: МОНИТОРИНГ

МНОЖЕСТВО ЗНАЧЕНИИ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

ВЫБОР НОРМАТИВНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ

Мч}

ВЫЧИСЛЕНИЕ ФУНКЦИИ КАЧЕСТВА

= Е«

и _

ВЫЧИСЛЕНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ОЦЕНКИ

УЧЕТ МИНИМАКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Рис. 2. Алгоритм оценки решения по критериям качества

хозяйства - умышленное искажение и случайные ошибки при вводе данных, запаздывание поступления данных, недостатки применяемых классификаторов, недостатки системы отчетности и оповещения руководителей (отсутствие необходимых показателей или избыточность отчетности, не позволяющая руководителю своевременно выявить проблемную ситуацию). Ошибки 2-го рода в СППР ЛХ представляют меньшую угрозу качеству работы системы, поскольку все поступающие данные могут быть оперативно проверены руководителем с помощью дополнительных источников (оперативный разбор, данные смежных подразделений и систем).

В соответствии с местом ЛХ в структуре управления ОАО «РЖД», важнейшим является взаимодействие со всеми функциональными блоками управления железнодорожными перевозками и управления ресурсами. Обобщенная структура автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУТ) представлена на рис. 3.

Четвертая глава «Практическая реализация результатов исследования» состоит из 5 разделов.

Основное направление реализации СППР ЛХ - автоматизация оперативной отчетности и методов оперативного контроля по разделам:

- управление контингентом локомотивных бригад;

- управление локомотивным парком;

- управление деповским хозяйством;

- управление ремонтным персоналом;

- управление в условиях ЧС.

Корпорат ивный уровень

Департамент локомотивного хозяйства АСУТ-ЦТ

Показатели эксплуатационной и ремонтно-восстановительной деятельности, Экономические показатели

Дорожно-региональный уровень

Управление финансами, снабжением,кадрами АСУ ФР, АС БУ, АСУ МТО, АСУ ТР

Управление экспл. и рем -

восст. деятельностью АСУТ-Т, АСУ перевозками

Бухгалтерский и складской учет, Исполнение бюджета, Учет кадров

Задание на содержание тяговых ресурсов, Нормирование деятельности, Оперативный контроль показателей

Линейный уровень

Локомотивное депо АСУТ-ТЧ

Приемкэ-сдэча тяговых ресурсов

Станция, Линейный район АСУ СТ, ЦУМР

Информация о ЧС

Рис. 3. Обобщенная структура АСУТ

Функциональность СППР реализуется в рамках автоматизированных рабочих мест (АРМ) персонала депо, служб и Департамента локомотивного хозяйства (АРМ АСУТ), устраняющих избыточность и обеспечивающих вери-фицируемость данных.

Наибольший объем работы по решению оперативных задач (в том числе и в условиях ЧС) приходится на линейные предприятия ЛХ и решается в рамках АСУТ депо. Всего в АСУТ депо автоматизировано 76 ситуационных отчетов по 11 функциональным группам. В результате внедрения АСУТ на сети

дорог экономия рабочего времени на составление отчетов составляет около 800 тыс. часов в год, снижение сверхурочных часов работы локомотивных бригад за счет повышения качества планирования нарядов в депо составляет около 500 тыс. часов в год.

Одним из факторов эффективного использования СППР на практике является наличие удобного графического интерфейса пользователя (на рис. 4 представлен сетевой график среднего ремонта локомотива в АСУТ-Т).

3J noroiase-í-T ,ТЕХОМОТ«Ы Н*ГаДв TOESJA ОГ^Ъ КСНТРСЛ.

■ааа

га ал85 (Нижиглдивск) _\t 210

Окожання СЮМОНГа /норма) 2205 0625

{прсгмоз! 0310603:54

Пр0гкозц>уем0е врем«

20д. 15ч 34wk

Нс*»ча О^ОчЗЗм 1 <Р<*г 2а. ЗОл 13м. ' */-нормы *2дЛ9ч13м

| СойЫТк« Работы

21. Гележниоляпосааки секций готовь 22 Секции посажены 23 Сек ими спеллер, 24 Куэое на т*>«5ы установлен <§ 25 Крошеоае обилием'«: спя i 26. Вспоммаимны сняты 27 Блоки ВИП сняты 28 Готовый tpfl смят 29 Пневм»бардо»а№<е смято го 30 Г?^1еомоо0оруцомпие отремсигироелк? 31. К^ышевое oíope огремонгиоовано 32. Электроне, вслсмиги»»! отремонтированы 33. Б леки 8ИП отрвчхтчхжамы 34 Твговьйтоаг«>воомзтао офемонтуссеан 35 Тягооы* тр-р усглюапс* 3S. Блски ВИП устное лены 37 Вспомиаиннз! |^стансвл«1«>< >

гпг

Рис. 4. Сетевой график среднего ремонта локомотива в АСУТ-Т

Для решения перечисленных задач разработаны соответствующие классификаторы, алгоритмы расчета показателей, системы сбора и хранения данных, информационно-сигнальные функции автоматического оповещения работников при наступлении контролируемых событий - критического приближения или превышения нормативов технологических процессов.

В заключении излагаются итоги работы. Перечисляются полученные научные и практические результаты, приводятся сведения о внедрении и практическом использовании полученных результатов.

Приложение 1 содержит анализ состояния пожарной безопасности на объектах и подвижном составе ОАО «РЖД» в 2007 году.

Приложение 2 содержит описание технологического процесса содержания контингента локомотивных бригад в депо с применением АСУТ и разработок автора.

Приложение 3 содержит описание состава барьерных функций допуска локомотивной бригады в поездку, реализованных в АСУТ по методике автора.

Приложение 4 содержит категории данных АСУТ локомотивного депо.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;

2. Проведен анализ моделей, применяемых при построении СППР и соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС. Для построения СППР ЛХ в диссертации разработаны:

- математическая модель процедуры поддержки принятия решений;

- математическая модель бизнес-функций ЛПР, и определено место СППР в процессе управления;

- специализированная математическая модель локомотивного хозяйства, отражающая важнейшие управленческие связи;

- методы количественной оценки принимаемых решений;

- архитектура системы сбора первичных данных о работе хозяйства;

- система автоматического информирования о возникающих ЧС;

- система аналитических форм, раскрывающих содержание ЧС.

3. Разработана и реализована в ОАО «РЖД» устойчивая к ЧС СППР ЛХ.

4. Разработана структура АСУТ с функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определить приоритетные направления развития указанной системы и методы реализации ее основных элементов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Катцын Д.В., Лакин И.К. Корреляционный анализ показателей качества // Мир транспорта, 2007 г. № 3. (1,4 / 0,7 п.л.).

2. Катцын Д.В. Организация автоматизированного сбора суточного отчета по локомотивному хозяйству с использованием \уеЬ-технологий // Железнодорожный транспорт. 2002. № 1. (0,8 п.л.)

3. Катцын Д.В. и др. Опыт внедрения САИ ПС на Красноярской железной дороге // Железнодорожный транспорт. 2004. № 4. (1,0 / 0,3 п.л.).

4. Катцын Д.В., Гадышев В.А. Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений, ее устойчивость в чрезвычайных ситуациях // Проблемы управления рисками в техносфере. 2008. №1. (1,0/0,6 пл.).

Монографии:

5. Катцын Д.В. и др. Автоматизированная система управления локомотивным хозяйством / Под ред. И.К.Лакина М.: Изд-во Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий, 2002. (21,0/7,1 пл.).

6. Катцын Д.В. и др. Мобильные информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. М.: Изд-во Отраслевого центра внедрения новой техники и технологий, 2004. (6,6 / 1,7 пл.).

Сборники трудов всероссийских и международных конференций:

7. Катцын Д.В. Автоматизация функций поддержки принятия управленческих решений в системе АСУТ // Труды I Междунар. науч.-прак. конф. «Те-лекомТранс-2003». Ростов н/Д: РГУПС, 2003. (0,5 пл.).

8. Катцын Д.В. «Информационно-управляющая система Департамента локомотивного хозяйства» // Труды IV Всерос. науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов». М.: МИИТ, 2003. (0,3 пл.).

9. Катцын Д.В. Место систем поддержки принятия решений в современном комплексе АСУ железнодорожного транспорта // Труды II Междунар. на-уч.-прак. конф «ТелекомТранс-2004». Ростов н/Д: РГУПС, 2004. (0,4 пл.).

10. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю. АСУТ - сегодня и завтра // Труды Всерос. науч.-практ. конф. «Инновации ОАО «РЖД» - 2004». М.: ДОВЦ, 2004. (0,2/0,1 пл.).

11. Катцын Д.В. Макромодели ремонтного цикла парка тягового подвижного состава // Труды Всерос. науч.-практ. конф. «Создание имитационных моделей транспортных процессов». М.: ВНИИАС, 2004. (0,6 пл.).

12. Катцын Д.В. Перспектива развития бесконтактных автоматических средств контроля подвижного состава // Материалы сетевой школы передового опыта железных дорог России «Использование системы автоматической идентификации «Пальма» в информационных технологиях железнодорожного транспорта», Красноярск, 2004. (0,9 пл.).

13.Катцын Д.В. Ключевые задачи АСУ инфраструктурой и содержанием тягового подвижного состава ОАО «РЖД» // Труды IX Междунар. науч.-прак. конф. «ИнфоТранс-2004». СПб. 2004. (0,2 п.л.).

14.Катцын Д.В. Интегральные показатели ЖДТ // Труды V Всерос. науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов». М.:МИИТ, 2004. (0,5 п.л.).

15.Катцын Д.В. Функции СППР в управлении инфраструктурой и содержанием тяговых ресурсов // Труды V Всерос. науч.-практ. конф. «Безопасность движения поездов». М.: МИИТ, 2004. (0,2 п.л.).

16.Катцын Д.В. Важнейшие задачи системы управления техническим содержанием локомотивного парка в АСУТ // Труды III Междунар. науч.-прак. конф. «ТелекомТранс-2005». Сочи, 2005. (0,4 п.л.).

17. Катцын Д.В. Концепция построения АСУ TOPO вагонного хозяйства ОАО «РЖД» // Труды X Междунар. науч.-прак. конф. «Инфотранс-2005». СПб. 2005. (0,2 п.л.).

18. Катцын Д.В. Алгоритм оценки решения по критериям качества, его значение для оценки безопасности железнодорожного транспорта // Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Междунар. науч.-прак. конф. Санкт-Петербург, 23-24 апр. 2008 г. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России, 2008. (0,4 пл.).

19. Катцын Д.В. Вопросы устойчивости автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом при угрозе террористических взрывов // Материалы III Всерос. науч.-практ. конф. «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму». Санкт-Петербург, 20-21 мая 2008 г. СПб.: РАРАН, СПбУ ГПС МЧС России, 2008. (0,2 п.л.).

20. Катцын Д.В. Система поддержки принятия решений локомотивного хозяйства // Труды Всерос. науч.-практ. конф. «Транспорт России - проблемы и перспективы», Москва, 21-23 окт. 2008 г. М.: Минтранс, ИПТ РАН, 2008. (0,5 пл.).

Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ:

21. Катцын Д.В. и др. Клиентское рабочее место автоматизированной системы учета нарушений безопасности движения по расшифровке скоросте-мерных лент (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610729 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ),

22. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место мастера ремонтного цеха (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610728 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

23. Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место руководителя линейного предприятия (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610731 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

24. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место заведующего локомотивными бригадами (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610730 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

25. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А., Дылыков Ж.Л.-Д. Автоматизированное рабочее место машиниста-инструктора (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610741 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

26. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место диспетчера по ремонту (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610740 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

27. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место дефектоскопи-ста (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610735 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

28. Катцын Д.В., Матвеев A.A., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место инженера-метролога (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610733 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

29. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место предрейсового инструктажа локомотивных бригад (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610732 от 28 марта 2005 г. в Реестре про-

грамм для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

30. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место нарядчика локомотивных бригад (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610742 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

31. Катцын Д.В. и др. Автоматизированное рабочее место инженера-технолога локомотивного депо (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610743 от 28 марта 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

32. Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место «Картотека оборудования тягового подвижного состава» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610893 от 13 апреля 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

33. Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место инженера цеха эксплуатации (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610894 от 13 апреля 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

34. Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место инженера по технике безопасности (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610895 от 13 апреля 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

35.Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место мастера пункта технического обслуживания локомотивов (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610906 от 14 апреля 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

36. Катцын Д.В., Матвеев А.А, Тимченко А.Ю., Пустыльников В.А. Автоматизированное рабочее место инженера по замерам (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610907 от 14 апреля 2005г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

37. Катцын Д.В., Кочетов А.Н., Тимченко А.Ю., Пустылышков В.А. Автоматизированное рабочее место приемщика тягового подвижного состава (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005610908 от 14 апреля 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

38. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю., Чагин Д.Н., Маслов A.A. Программное обеспечение сервера линейного предприятия (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612821 от 1 ноября 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

39. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю., Чагин Д.Н., Смирнов Ю.В. Автоматизированное рабочее место учета отказов технических средств тягового подвижного состава (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612825 от 1 ноября 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

40. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю., Чагин Д.Н. Клиентское рабочее место системы тестирования профессиональных знаний и инструктажа (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612852 от 2 ноября 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

41. Катцын Д.В., Тимченко А.Ю., Чагин Д.Н., Чудинов А.Ю. Автоматизированное рабочее место «Паспорт депо» (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2005612850 от 2 ноября 2005 г. в Реестре программ для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ).

Подписано в печать 21.11.2008 г. Формат 60*84 '/,6

Печать цифровая. Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Санкт-Петербургском университете ГПС МЧС России 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, дом 149

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМ ТРАНСПОРТОМ РОССИИ.

1.1. Современные проблемы и перспективы развития АСУ железнодорожным транспортом.

1.2. Структура и основные задачи АСУ локомотивным хозяйством.

1.3. Основные бизнес-функции аппарата управления и направления поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве.

1.4. Существующая система отчетности в локомотивном хозяйстве. 29 Выводы.

2. РАЗРАБОТКА КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ С ФУНКЦИЯМИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.

2.1. Общие задачи управления.

2.2. Общие принципы поддержки принятия управленческих решенийбО

2.3. Классификационные свойства АСУ.

2.4. Процедура поддержки принятия решений.

2.5. Структура современных АСУ с функциями поддержки принятия решений.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ.

3.1. Модель процедуры поддержки принятия решений.

3.2. Место СППР в структуре управления.

3.3. Модель локомотивного хозяйства в СППР.

3.4. Модель бизнес-функций и методы оценки управленческих решений.

3.5. Технология сбора первичных данных о работе локомотивного хозяйства.

Выводы.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Концепция и функциональная структура СППР.

4.2. Автоматизированная технология управления тяговыми ресурсами на замкнутых полигонах обращения локомотивов.

4.3. Управление контингентом локомотивных бригад.

4.4. Оценка технико-экономической эффективности автоматизации управления локомотивными бригадами в депо.

4.5. Управление содержанием парка тягового подвижного состава. 181 Выводы.

Актуальность работы. В настоящее время существенный износ основных фондов ОАО «РЖД»: локомотивов, вагонов, эксплуатационной и ремонтной инфраструктуры, существенно повышают вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС). Поэтому необходимо усиление роли автоматизации управления всеми технологическими процессами на железнодорожном транспорте.

Только в 2007 году на железной дороге произошло 189 пожаров, погибло 7 человек, травмировано 5 человек, общий ущерб только от ликвидации последствий ЧС составил около 40 млн. руб. Локомотивное хозяйство занимает наиболее важное положение в общей структуре железнодорожного транспорта, однако износ электровозов на начало 2008 г. составил 65%, тепловозов 72,7%, доля неисправных электровозов составляет 11,7%, тепловозов 12,6%, в деятельности локомотивного хозяйства задействован значительный контингент работников, что существенно влияет на вероятность возникновения аварийных ситуаций, в том числе связанных с «человеческим фактором».

В ближайший период необходимо решить ряд важных задач в организации управления железнодорожным транспортом (ЖДТ): исключить систематические нарушения регламента труда и отдыха локомотивных бригад, повысить производительность труда и эффективность использования тяговых ресурсов, повысить ресурс локомотивного парка, провести обновление производственной базы.

Существенным резервом при решении поставленных задач является внедрение новых интенсивных технологий организации работы с использованием автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУТ) в ОАО «РЖД». При этом перегруженность работников депо, служб и департаментов Компании слабоструктурированными и недостоверными отчетами о работе подчиненных подразделений, необходимость принятия управленческих решений в условиях ограниченного времени и ресурсов принципиально выдвигает на первый план задачу создания в рамках АСУТ системы поддержки принятия решений.

Актуальность диссертационного исследования также обусловлена необходимостью повышения эффективности использования парка тягового подвижного состава и контингента локомотивных бригад на общем фоне роста объема перевозок, повышения требований к безопасности и экономической эффективности перевозочного процесса.

Научные концепции автора, нашедшие выражение в настоящем исследовании, сформировались в основном на базе научных работ B.C. Артамонова, В.А. Гадышева, В.И. Куватова, В.В. Кульбы, Ю.М. Искандерова, И.К. Лакина, Б.Г. Литвака, И.Г. Малыгина, А.А. Сахарова, В.П. Феоктистова.

Целью исследования является обоснование принципов построения и реализация устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений.

Для достижения поставленной цели решаются следующие научные задачи:

- анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;

- анализ моделей, применяемых при построении систем поддержки принятия решений (ClilIP) и выбор наиболее эффективных из них, соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС;

- разработка моделей и принципов построения Ci 11 IP в соответствии с существующей организационно-функциональной структурой ЖДТ;

- реализация по разработанным принципам устойчивой к ЧС СППР локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»;

- разработка структуры АСУТ.

Объект исследования - система управления железнодорожным транспортом России, система организации управления локомотивным хозяйством в условиях ЧС.

Предметом исследования являются модели и методы поддержки принятия решений, алгоритмы оценки решений, методы разработки систем поддержки принятия решений.

Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, математические методы теории поддержки принятия решений, теории управления и теории множеств, а также методы проектирования систем управления.

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Модель процесса поддержки принятия решений.

2. Алгоритм оценки решения по критериям качества.

3. Система поддержки принятия решений локомотивного хозяйства.

4. Структура автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе специализированной модели, учитывающей основные объекты зарождения, передачи и потребления данных при управлении локомотивным хозяйством сети железных дорог, разработана модель процесса поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве, позволяющая определить основные элементы и этапы функционирования СГТПР локомотивного хозяйства, в том числе и в условиях ЧС.

2. На основе общего подхода к оценке эффективности управленческих решений разработан алгоритм оценки решения по критериям качества, где учтены основные классы критериев оценки управленческих решений в локомотивном хозяйстве, соответствующие иерархической системе стратегических целей развития локомотивного хозяйства.

3. На основе разработанных в диссертации принципов построения предложена системы поддержки принятия решений локомотивного хозяйства, соответствующая принятой организационно-функциональной структуре ОАО «РЖД», и учитывающая условия работы локомотивного хозяйства в ЧС.

4. Разработана научно обоснованная структура АСУТ ОАО «РЖД» с функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определять приоритетные направления развития указанной системы и методы реализации ее основных элементов на практике, в том числе и в условиях ЧС.

Научная значимость диссертационной работы заключается в повышении эффективности работы ОАО «РЖД» за счет внедрения современных интенсивных технологий управления на базе информационно-аналитической системы с функциями поддержки принятия решений. Результаты исследований, выполненных в диссертации, использованы при разработке концепции комплексной АСУТ Российской Федерации.

Практическая ценность работы заключается в использовании результатов исследования при создании системы поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве как подсистемы АСУТ ОАО «РЖД».

С учетом выполненных исследований разработан усовершенствованный типовой комплекс оперативной отчетности локомотивного хозяйства, на базе которого разработана и введена в эксплуатацию в 180 локомотивных депо, службах и департаменте локомотивного хозяйства система мониторинга работы локомотивного хозяйства.

На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули для сбора первичных данных, формирования отчетно-рекомендательных информационных блоков по указанным тематическим разделам, разработан пользовательский интерфейс доступа к данным автоматизированной системы.

В результате исключения дублирования и избыточности данных, специализации отчетов по направлениям деятельности локомотивного хозяйства, повышена оперативность и сокращен объем данных, поступающих руководителям, повысилась устойчивость работы в условиях ЧС.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора учтены при разработке алгоритмов работы и соответствующего программного обеспечения автоматизированных рабочих мест основных профессий локомотивных депо: нарядчика, дежурного по депо, технолога и ряда других. Результаты разработок автора составили основу ряда нормативных документов МПС РФ и ОАО «РЖД» (указаний МПС РФ, распоряжений ОАО «РЖД», технических заданий, инструкций), разработанных при участии автора в Проектно-конструкторском бюро локомотивного хозяйства и Отраслевом центре внедрения новой техники и технологий.

Апробация работы. Научные результаты, полученные в исследовании, докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры организации пожаротушения и проведения аварийно-спасательных работ Санкт-Петербургского университета (СПбУ) ГПС МЧС России, на сетевых школах по АСУТ (г. Новосибирск, 2001; г. Иркутск, 2002 г.), сетевой школе по перспективным технологиям в локомотивном хозяйстве (локомотивное депо «Поворино» Юго-Восточной ж.д., 2002 г.), сетевой школе по вопросам использования автоматической системы идентификации подвижного состава (г. Красноярск, 2004 г.), а также на следующих научно-практических конференциях:

-1 международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2003», Ростов, РГУПС, 2003 г.;

- IV всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2003 г.;

- II международной научно-практической конференции «Телеком-Транс-2004», Ростов, РГУПС, 2004 г.;

- всероссийской научно-практической конференции «Инновации ОАО «РЖД» - 2004», Москва, ДОВЦ, 2004 г.;

- всероссийской научно-практической конференции «Создание имитационных моделей транспортных процессов», Москва, ВНИИАС, 30 сентября 2004 г.;

- IX международной научно-практической конференции «ИнфоТранс-2004», Санкт-Петербург, 2004 г.;

- V всероссийской научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», Москва, МИИТ, 2004 г.;

- III международной научно-практической конференции «Телеком-Транс-2005», Сочи, 2005 г.;

- X международной научно-практической конференции «Инфотрапс-2005». Санкт-Петербург, 2005 г.;

- международной научно-практической конференции «Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы», Санкт-Петербург, 23-24 апреля 2008 г.;

- Ill всероссийской научно-практической конференции «Проблемы обеспечения взрывобезопасности и противодействия терроризму», Санкт-Петер-бург, РАРАН, СПбУ ГПС МЧС России, 20-21 мая 2008 г.;

- всероссийской научно-практической конференции «Транспорт России - проблемы и перспективы», Москва, 21-23 октября 2008 г.

Разработки автора экспонировались на тематической выставке новых технологий на железнодорожном транспорте (г. Москва, 2003 г.), на Ассамблее начальников железных дорог МПС России (г. Омск, 2003 г.), на тематической выставке «Энергетическая стратегия ОАО «РЖД» на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года» (г. Москва, 2004 г.), на тематической выставке «Инновации ОАО «РЖД - 2004» (г. Москва, 2004 г.).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 4 статьях в журналах, рекомендованных ВАК РФ, в 2 монографиях, в 14 статьях и тезисах докладов. Автор является соавтором 21 программы для ЭВМ по теме диссертации, что подтверждено соответствующими свидетельствами на регистрацию программных средств.

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Проведен анализ существующей системы управления железнодорожным транспортом, применяемых методов сбора и обработки данных о работе ЖДТ и используемых методов поддержки принятия решений;

2. Проведен анализ моделей, применяемых при построении СППР, и соответствующих задачам и технологии работы ЖДТ в условиях ЧС. Для построения СППР ЛХ в диссертации разработаны:

• математическая модель процедуры поддержки принятия решений;

• математическая модель бизнес-функций ЛПР и определено место СППР в процессе управления;

• специализированная математическая модель локомотивного хозяйства, отражающая важнейшие управленческие связи;

• методы количественной оценки принимаемых решений;

• архитектура системы сбора первичных данных о работе хозяйства;

• система автоматического информирования работников о возникающих чрезвычайных ситуациях;

• система аналитических форм, раскрывающих содержание ЧС.

3. Разработана и реализована в ОАО «РЖД» устойчивая к ЧС СППР локомотивного хозяйства.

4. Разработана структура АСУТ с функциями поддержки принятия решений, которая позволяет определить приоритетные направления развития указанной системы и методы реализации ее основных элементов.

Обоснованность всех полученных в диссертационном исследовании научных результатов определяется строгой логикой проведения исследований, аргументированностью применения достаточно современных и мощных методов исследования фактических данных. Все приведенные в диссертации выводы, заключения и рекомендации базируются на положениях общей дидактики и научной теории управления, прошедших многократную фактическую проверку на практике. В основе их лежит достаточно представительный статистический материал, а теоретические положения подтверждены данными многолетних экспериментов.

Таким образом, цель диссертационной работы - обоснование принципов построения и реализация устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений достигнута.

Практическая ценность работы заключается в использовании результатов исследования при создании системы поддержки принятия решений в локомотивном хозяйстве как подсистемы АСУТ ОАО «РЖД».

С учетом выполненных исследований разработан усовершенствованный типовой комплекс оперативной отчетности локомотивного хозяйства, на базе которого разработана и введена в эксплуатацию в 180 локомотивных депо, службах и департаменте локомотивного хозяйства система мониторинга работы локомотивного хозяйства.

На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули для сбора первичных данных, формирования отчетно-рекомендательных информационных блоков по указанным тематическим разделам, разработан пользовательский интерфейс доступа к данным автоматизированной системы.

В результате исключения дублирования и избыточности данных, специализации отчетов по направлениям деятельности локомотивного хозяйства, повышена оперативность и сокращен объем данных, поступающих руководителям, повысилась устойчивость работы в условиях ЧС.

Реализация результатов работы. Результаты исследований автора учтены при разработке алгоритмов работы и соответствующего программного обеспечения автоматизированных рабочих мест основных профессий локомотивных депо: нарядчика, дежурного по депо, технолога и ряда других. Результаты разработок автора составили основу ряда нормативных документов МПС РФ и ОАО «РЖД» (указаний МПС РФ, распоряжений ОАО «РЖД», технических заданий, инструкций), разработанных при участии автора в Проектно-конструкторском бюро локомотивного хозяйства и Отраслевом центре внедрения новой техники и технологий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Абчук В.А., Лифшиц А.Л., Федулов А.А. и др. Автоматизация управления. М.: Радио и связь, 1984. 263 с.

2. A. Savasere, Е. Omiecinski, and S. Navathe, 'An Efficient Algorithm for Mining Association Rules in Large Databases', In Proc. 21st Int'l Conf. Very Large Data Bases, Morgan Kaufmann, San Francisco, 1995.

3. Alalouf C. Hybrid OLAP. St. Laurent, Canada: Speedware Corporation Inc., 1997.

4. An Introduction to Multidimensional Database Technology. Kenan Systems Corporation, 1995.

5. Codd E. F., Codd S. В., Salley С. T. Providing OLAP (On-Line Analytical Processing) to User-Analysts: An IT Mandate. E. F. Codd & Associates, 1993.

6. Devlin, В., «Data warehouse: from architecture to implementation». Addison Wesley Longman, Inc. (1997). ISBN 0201964252.

7. Gray J., Chaudhuri S., Bosworth A., etc. Data Cube: A Relational Aggregation Operator Generalizing Group-By, Cross-Tab, and Sub-Totals // Data Mining and Knowledge Discovery. 1997. - № 1. - P. 29-53.

8. Han J. OLAP Mining: An Integration of OLAP with Data Mining. IFIP, 1997. (ftp://ftp.fas.sfu.ca/pub/cs/han/kdd/olapm.ps.gz).

9. Harinarayan V., Rajaraman A., Ullman J. D. Implementing Data Cubes Efficiently // SIGMOD Conference. Montreal, CA. -1996.

10. IBM, «Business Intelligence Architecture on S/390. Presentation Guide». SG24574700, IBM Corporation (2000).

11. Inmon W. H. Building The Data Warehouse (Second Edition). NY, NY: John Wiley, 1993.16